Lensa gravitasi: Perbedaan antara revisi

 

Suatu '''lensa gravitasi''' terbentuk ketika cahaya dari sumber yang sangat jauh dan terang (seperti quasar) "dibelokkan" disekitar objek yang sangat besar (seperti gugusan galaksi) di antara benda sumber cahaya dan pengamat. Proses ini dikenal sebagai '''pelensaan gravitasi''' dan merupakan salah satu prediksi dari [[teori relativitas umum]] dari [[Albert Einstein]].

== Deskripsi ==

 

 

[[Gravitasi]] dari benda yang sangat besar seperti [[gugusan galaksi]] atau [[lubang hitam]] dapat membengkokkan [[ruang-waktu]], membengkokkan apapun di dalamnya - termasuk jalur yang dilalui berkas cahaya dari sumber yang terang di latar belakang. Ini mengubah waktu yang ditempuh cahaya untuk mencapai seorang pengamat, dan dapat memperbesar dan mengubah bentuk citra tampak dari sumber latar.

 

Tidak seperti [[lensa|lensa optik]], "pembelokan" maksimum terjadi terdekat dari, dan "pembelokan" minimum terjauh dari pusat lensa gravitasi. Akibatnya, sebuah lensa gravitasi tidak punya satu titik fokus, melainkan garis fokus. Jika sumber, benda pelensa yang sangat besar, pengamat berada pada garis lurus, sumber akan kelihatan sebagai cincin di belakang benda raksasa itu. Fenomena ini pertama kali disebutkan pada tahun 1924 oleh fisikawan dari [[St. Petersburg]], [[Orest Chwolson]] [http://www.abc.net.au/science/k2/moments/gmis9737.htm], dan dikuantifikasi oleh [[Albert Einstein]] tahun 1936. Biasanya ia disebut dalam literatur sebagai '''[[cincin Einstein]]''', karena Chwolson tidak memedulikan dirinya dengan fluks atau jari-jari gambar cincin itu. Secara lebih umum, jika lensa tersebut agak tidak lurus, sumbernya akan menyerupai lengkungan parsial di sekitar lensa itu. Pengamat tersebut dapat melihat lebih dari satu citra sumber yang sama; jumlah dan bentuk sumber ini tergantung pada posisi relatif dari sumber, lensa, dan pengamat, dan sumber gravitasi dari benda lensa.

 

Ada tiga macam pelensaan gravitasi;

# Pelensaan lemah: dimana perubahan bentuk sumber latar lebih kecil dan hanya dapat dideteksi dengan menganalisis sejumlah besar sumber untuk menemukan distorsi koheren yang hanya beberapa persen. Pelensaan tersebut muncul secara statistik sebagai penguluran yang dilebihkan dari benda latar tegak lurus terhadap arah pusat lensa.

<!-- Mulai catatan tentang pelensaan lemah:

-->

# Pelensaan mikro: dimana tidak ada distorsi bentuk yang terlihat tetapi jumlah cahaya yang diterima dari objek latar berubah dari waktu ke waktu. Sumber latar dan lensa tersebut dapat berupa bintang di galaksi [[Bimasakti]] dalam satu kasus tertentu, dan bintang di galaksi jauh dan bahkan quasar yang lebih jauh pada kasus lainnya.

 

 

Pelensaan gravitasi bertindak sama pada semua jenis [[radiasi elektromagnetik]], tidak hanya cahaya tampak. Efek pelensaan lemah sedang dipelajari untuk [[radiasi latar gelombang mikro kosmik]] maupun survei galaksi. Lensa kuat telah diamati juga pada gelombang [[radio]] dan [[sinar X]]. Jika lensa kuat menghasilkan gambar ganda, akan ada penundaan waktu relatif antara dua jalur: yaitu, pada satu citra benda pelensa akan teramati sebelum citra lainnya.

 

== Simulasi ==

Pada gambar sebelah kanan adalah simulasi lensa gravitasi yang ditimbulkan oleh sebuah [[lubang hitam]] Schwarschild yang berlalu di depan sebuah galaksi. Citra sekunder galaksi tersebut dapat dilihat dalam [[jari-jari Einstein]] lubang hitam itu pada sisi yang berlawanan dengan galaksi itu. Citra sekunder berkembang (tetap dalam cincin Einstein) saat citra primer mendekati lubang hitam. Terang permukaan dari kedua citra itu tetap, tetapi [[ukuran sudut]] mereka berubah-ubah, dan karenanya menghasilkan penguatan terang galaksi seperti yang dilihat oleh pengamat di kejauhan. Penguatan maksimum terjadi ketika galaksi tersebut tepat berada di belakang lubang hitam itu.

 

== Sejarah ==

 

 

 

Pada tahun 1980-an, para astronom menyadari bahwa paduan dari pencitra CCD dan komputer dapat memungkinkan terang dari jutaan bintang diukur tiap malam. Pada tempat yang padat, seperti pusat galaksi atau awan Magellan, banyak even pelensaan mikro tiap tahun berpotensi untuk ditemukan. Ini membawa pada usaha seperti [[Optical Gravitational Lensing Experiment]], atau OGLE, yang mencirikan ratusan peristiwa yang demikian.

Karena kecepatan radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa tidak bervariasi pada kedua teori relativitas, pelensaan mengubah arah [[vektor (spasial)|vektor]] kecepatan tapi tidak besarnya. Pelensaan lemah dan mikro yang terutama menyebabkan pembelokan sebesar sudut

 

 

terhadap massa ''M'' pada jarak ''r'' dari radiasi yang dipengaruhi, dimana ''G'' adalah [[tetapan gravitasi|tetapan gravitasi universal]] dan ''c'' adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Perlu perhatian dalam mendefinisikan jarak ini karena gravitasi tidak instan (sesaat itu juga): seperti cahaya, ia melaju pada kecepatan ''c''. Jalur dari gelombang gravitasi dan radiasi elektromagnetik berpotongan pada koordinat ruang-waktu tertentu, dan pelensaannya ditentukan oleh komponen dari gelombang gravitasi insiden yang tegak lurus pada arah gerak radiasi elektromagnetik.

== Penerapan ==

 

 

=== Mempelajari sumber latar ===

Lensa-lensa gravitasi dapat dipakai sebagai ''teleskop gravitasi'', karena mereka mengumpulkan cahaya dari benda yang terlihat di belakangnya, membuat benda yang sangat redup tampak lebih terang, lebih besar dan karenanya lebih mudah dipelajari. Peneliti di [[Caltech]] telah menggunakan pelensaan gravitasi kuat dari gugusan galaksi [[Abell 2218]] untuk mendeteksi galaksi paling jauh yang diketahui ([[15 Februari]], [[2004]]) melalui pencitraan dengan [[Teleskop luar angkasa Hubble]]. Benda pada jarak sedemikian biasanya tidak kelihatan, menyediakan informasi dari masa lalu yang tidak mungkin tanpa pelensaan gravitasi.

 

 

=== Mempelajari lensa depan ===

Pengamatan pelensaan gravitasi juga bisa dibalik untuk memeriksa lensa itu sendiri. Pengukuran langsung massa benda astronomis ''apapun'' jarang, dan selalu mendapat sambutan. Sementara kebanyakan pengamatan benda langit lain hanya peka terhadap cahaya yang dipancarkan, teori-teori umumnya mengenai sebaran massa. Membandingkan massa dan cahaya terutama melibatkan asumsi tentang proses astrofisika ayng rumit. Pelensaan gravitasi terutama berguna jika lensa tersebut sulit dilihat.

 

 

 

Pelensaan kuat dan lemah dari galaksi jauh oleh [[gugusan galaksi|gugusan]] depan dapat memeriksa jumlah dan sebaran massa, yang didominasi oleh [[materi gelap]] yang tidak kentara. Selain menentukan berapa banyak materi hitam yang terkandung, distribusinya pada sistem ini tergantung pada properti termasuk massa dari partikel penyusun (yang tidak diketahui) dan bagian yang bertubrukan. Jumlah lensa gravitasi kuat di langit dapat juga dipakai untuk mengukur nilai parameter kosmologis, sebagian karena jumlah lensa kuat yang ditemukan relatif kecil (kurang dari seratus). Pelensaan gravitasi lemah dapat memperluas analisis dari gugusan paling masif ini dan, contohnya, merekonstruksi sebaran massa skala-besar. Hal ini sensitif terhadap parameter kosmologis termasuk rata-rata kerapatan materi, properti pengelompokannya dan [[konstanta kosmologis]]

 

== Rujukan ==

* Cohen, N., "Gravity's Lens: Views of the New Cosmology", Wiley and Sons, 1988.

* "''[http://cfa-www.harvard.edu/~rschild/qgl.html Q0957+561 Gravitational Lens]''". Harvard.edu.

* Bridges, Andrew, "''[http://www.signonsandiego.com/news/science/20040215-1033-ca-farthestgalaxy.html Most distant known object in universe discovered]''". [[Associated Press]]. [[February 15]], [[2004]]. (Farthest galaxy found by gravitational lensing, using Abell 2218 and Hubble Space Telescope.)

* "''[http://cfa-www.harvard.edu/castles HST images of strong gravitational lenses]''". Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

* [http://xstructure.inr.ac.ru/x-bin/theme3.py?level=2&index1=-188353 Gravitational lensing on arxiv.org]

* [http://www.aoc.nrao.edu/~smyers/class.html NRAO CLASS home page]

* [http://www.atnf.csiro.au/research/AT20G AT20G survey]

 

== Bacaan lanjutan ==

| doi = 10.1146/annurev.aa.30.090192.001523 <!--Retrieved from CrossRef by DOI bot-->

}}

* [http://www.ams.org/notices/200806/tx080600666p.pdf ''From the Fundamental Theorem of Algebra to Astrophysics: A "Harmonious" Path'']

 

[[Kategori:Astrofisika]]